论文

CP-Agent:面向细胞形态画像的上下文感知多模态推理

CP-Agent: Context-Aware Multimodal Reasoning for Cellular Morphological Profiling under Chemical Perturbations

应用与实践科学研究

摘要

细胞绘画结合了多重荧光染色、高内涵成像和定量分析,生成高维表型读数,以支持各种下游任务,例如作用机制 (MoA) 推断、毒性预测和药物疾病图谱构建。然而,现有的工作流程速度慢、成本高且难以解释。药物筛选建模方法主要侧重于分子表征学习,而忽略了实际的实验背景(例如细胞系、给药方案等),限制了泛化和 MoA 分辨率。我们引入了 CP-Agent,这是一种代理多模态大语言模型 (MLLM),能够为药物扰动下的细胞形态变化生成机制相关的、人类可解释的基本原理。 CP-Agent 的核心是利用上下文感知对齐模块 CP-CLIP,该模块联合嵌入高内容图像和实验元数据,以实现稳健的处理和 MoA 区分(最大 F1 分数为 0.896)。通过将 CP-CLIP 输出与代理工具的使用和推理相集成,CP-Agent 将基本原理编译成结构化报告,以指导实验设计和假设细化。这些功能凸显了 CP-Agent 通过实现更可解释、可扩展和上下文感知的表型筛选来加速药物发现的潜力 - 简化药物发现中假设生成的迭代周期。

CP-Agent:面向细胞形态画像的上下文感知多模态推理:论文配图
图 1:CP-agent(顶部)和 CP-CLIP(底部)插图。 CP-Agent 将感知、记忆检索和模块化分析连接到一个统一的管道中,用于生成细胞绘画实验的报告。 CP-CLIP 构成了 CP-Agent 感知模块的支柱,提供细胞绘画图像和结构化实验上下文的联合嵌入。